今年的一起純電動(dòng)大巴起火事件原因就在于過(guò)充電觸發(fā)的熱失控，具體則是電池管理系統(tǒng)本身對(duì)過(guò)充電的電路安全功能缺失，導(dǎo)致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導(dǎo)致的。

針對(duì)這類過(guò)充電的原因，解決辦法首先是查找充電機(jī)的故障，這可以通過(guò)充電機(jī)的完全冗余來(lái)解決；其次是看電池管理合不合理，比如說(shuō)沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。

值得注意的是，隨著電池的老化，各個(gè)電池之間的一致性會(huì)越來(lái)越差，這時(shí)過(guò)充就更容易發(fā)生。這要進(jìn)行整個(gè)電池組的均衡，來(lái)保持電池組一致性。

比如采用先并后串這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問(wèn)題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體相同大的容量。有了這個(gè)一致性之后，容量回升了，同時(shí)也能防止過(guò)充。

為了實(shí)現(xiàn)一致性，必須有一種方法對(duì)各個(gè)單體進(jìn)行容量估計(jì)。歐陽(yáng)明高建議，可以根據(jù)充電曲線的相似性來(lái)進(jìn)行全體電池組狀態(tài)的估計(jì)。

也即是說(shuō)，只要了解了其中一個(gè)單體電池的充電曲線，其他的曲線應(yīng)該跟它是相似的。經(jīng)過(guò)曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過(guò)程中間的這些差異就很容易計(jì)算。根據(jù)一個(gè)單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進(jìn)行上文提到的一致性的均衡，當(dāng)然這種算法的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，要進(jìn)行簡(jiǎn)化。

動(dòng)力鋰離子電池包熱失控的原因

機(jī)械濫用

在外力的用途下，鋰離子電池包受到影響而發(fā)生變形，自身的不同部位發(fā)生相對(duì)位移，鋰離子電池包電芯受到外力使得內(nèi)部發(fā)生碰撞、擠壓和穿刺等也都屬于機(jī)械濫用。

在機(jī)械濫用中，最為兇險(xiǎn)的當(dāng)屬穿刺，導(dǎo)體插入電池本體，造成正負(fù)極直接短路，相比碰撞、擠壓等，只是概率性的發(fā)生內(nèi)短路，穿刺過(guò)程熱量的生成更加劇烈，引發(fā)熱失控的概率更高。

電氣濫用

鋰離子電池包的電氣濫用，一般包括外短路，過(guò)充，過(guò)放幾種形式，其中最容易發(fā)展成熱失控的要屬過(guò)充電。

外短路，當(dāng)存在壓差的兩個(gè)導(dǎo)體在電芯外部接通時(shí)，外部短路就發(fā)生了。從外部短路到熱失控，中間的重要環(huán)節(jié)是溫度過(guò)高。當(dāng)外部短路出現(xiàn)的熱量無(wú)法很好的散去時(shí)，電池溫度才會(huì)上升，高溫觸發(fā)熱失控。

過(guò)充電，由于其飽含能量，是電氣濫用中危害最高的一種。熱量和氣體的出現(xiàn)是過(guò)充電過(guò)程中的兩個(gè)共同特點(diǎn)。發(fā)熱來(lái)自歐姆熱和副反應(yīng)。

過(guò)放電的的濫用機(jī)制跟其他形式的濫用機(jī)制不同，潛在的危險(xiǎn)遠(yuǎn)比人們所認(rèn)為的要高。因過(guò)放電引發(fā)的銅離子溶解遷移通過(guò)膜并且在陰極側(cè)形成具有較低電位的銅枝晶。隨著生長(zhǎng)不斷升高，銅枝晶可能穿透隔膜，導(dǎo)致嚴(yán)重的熱失控問(wèn)題。

熱濫用

局部過(guò)熱可能是發(fā)生在電池組中典型的熱濫用情況。熱濫用很少獨(dú)立存在，往往是從機(jī)械濫用和電氣濫用發(fā)展而來(lái)，并且是最終直接觸發(fā)熱失控的一環(huán)。

熱失控的解決方法

關(guān)于由機(jī)械濫用而引發(fā)的熱失控，最好的處理方法就是將這個(gè)出了問(wèn)題的鋰離子電池包進(jìn)行替換，廢棄掉這個(gè)在物理部件上出現(xiàn)了損壞的電池。

當(dāng)外部短路出現(xiàn)的熱量無(wú)法很好的散去時(shí)，電池溫度才會(huì)上升，高溫觸發(fā)熱失控。因此，切斷短路電流或者散去多余熱量都是抑制外短路電氣濫用出現(xiàn)進(jìn)一步熱失控的方法。

波音787客機(jī)曾因電池爆炸起火。在查找事故原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電極和隔膜上有金屬物，出現(xiàn)了內(nèi)短路。雖然專家無(wú)法100%確認(rèn)熱失控是由內(nèi)短路觸發(fā)的，但它是最可能的原因，因?yàn)檎也坏狡渌?，且?nèi)短路沒辦法浮現(xiàn)。

電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時(shí)間非常長(zhǎng)，而且不了解它什么時(shí)候會(huì)出現(xiàn)熱失控。若進(jìn)行試驗(yàn)，無(wú)法重復(fù)驗(yàn)證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復(fù)由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過(guò)程，都在研究當(dāng)中。

要解決內(nèi)短路問(wèn)題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量；其次對(duì)內(nèi)短路進(jìn)行安全預(yù)測(cè)，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。

這意味著必須要找到單體的特點(diǎn)參數(shù)，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內(nèi)阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其辨別出來(lái)。

具體而言，正常的一個(gè)電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路，方程的形式實(shí)際上是相同的，只不過(guò)正常單體、微短路的單體的參數(shù)發(fā)生了變化?？梢葬槍?duì)這些參數(shù)來(lái)進(jìn)行研究，看其在內(nèi)短路變化中的一些特點(diǎn)。

其中特點(diǎn)之一就是內(nèi)短路單體的電勢(shì)差，比較其內(nèi)阻跟其他單體的差異。歐陽(yáng)明高提出，研發(fā)人員要利用模型來(lái)進(jìn)行單體的辨識(shí)。在測(cè)出每個(gè)單體的電壓、電流后，利用這些數(shù)據(jù)再結(jié)合模型，就可以把每個(gè)單體的內(nèi)阻預(yù)估出來(lái)。再把單體的參數(shù)全部預(yù)估出來(lái)后，根據(jù)參數(shù)的變化，便可以判斷其一致性是否發(fā)生了顯著性變化。